第四章 傳熱2

1、2021-7-11 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 第四章第四章 傳傳 熱熱 一、傳熱過(guò)程的應(yīng)用一、傳熱過(guò)程的應(yīng)用 （1 1）物料的加熱或冷卻）物料的加熱或冷卻 （2 2）熱量與冷量的回收利用）熱量與冷量的回收利用 （3 3）設(shè)備與管路的保溫）設(shè)備與管路的保溫 二、熱量傳遞的基本方式二、熱量傳遞的基本方式 熱傳導(dǎo)（傳導(dǎo)、導(dǎo)熱）熱傳導(dǎo)（傳導(dǎo)、導(dǎo)熱） 對(duì)流傳熱（對(duì)流）對(duì)流傳熱（對(duì)流） 輻射傳熱（輻射）輻射傳熱（輻射） 2021-7-13 二、傳熱的基本方式二、傳熱的基本方式 （一）熱傳導(dǎo)（一）熱傳導(dǎo) 氣體氣體 分子做不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果分子做不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果 固體固體 導(dǎo)電體：自由電

2、子在晶格間的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)電體：自由電子在晶格間的運(yùn)動(dòng) 非導(dǎo)電體：通過(guò)晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)非導(dǎo)電體：通過(guò)晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)實(shí)現(xiàn) 液體液體 機(jī)理復(fù)雜機(jī)理復(fù)雜 特點(diǎn)：特點(diǎn)：靜止介質(zhì)中的傳熱，靜止介質(zhì)中的傳熱，沒有物質(zhì)的宏觀位移沒有物質(zhì)的宏觀位移 2021-7-14 （二）熱對(duì)流（二）熱對(duì)流 （三）熱輻射（三）熱輻射 物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過(guò)程稱為熱輻射物體因熱的原因發(fā)出輻射能的過(guò)程稱為熱輻射。 自然對(duì)流自然對(duì)流：由于流體內(nèi)溫度不同造成的浮升力：由于流體內(nèi)溫度不同造成的浮升力 引起的流動(dòng)。引起的流動(dòng)。 強(qiáng)制對(duì)流強(qiáng)制對(duì)流：流體受外力作用而引起的流動(dòng)。：流體受外力作用而引起的流動(dòng)。 能量轉(zhuǎn)移能量轉(zhuǎn)移、能量形式的轉(zhuǎn)

3、化能量形式的轉(zhuǎn)化 不需要任何物質(zhì)作媒介不需要任何物質(zhì)作媒介 特點(diǎn)：特點(diǎn)：流動(dòng)介質(zhì)中的傳熱，流動(dòng)介質(zhì)中的傳熱，流體作流體作宏觀宏觀運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 2021-7-15 三、兩流體通過(guò)間壁換熱過(guò)程三、兩流體通過(guò)間壁換熱過(guò)程 冷流體冷流體t1 t2 熱流體熱流體T1 T2 （一）間壁式換熱器（一）間壁式換熱器 夾套式換熱器夾套式換熱器 2021-7-16 傳熱速率傳熱速率Q（熱流量）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)換熱器的（熱流量）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)換熱器的 整個(gè)傳熱面?zhèn)鬟f的熱量，單位整個(gè)傳熱面?zhèn)鬟f的熱量，單位 J/s或或W。 熱流密度熱流密度q （熱通量）（熱通量） ：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位傳：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位傳 熱面積傳遞

4、的熱量，單位熱面積傳遞的熱量，單位 J/(s. m2)或或W/m2。 （二）傳熱速率與熱流密度（二）傳熱速率與熱流密度 A Q q 穩(wěn)定傳熱：傳熱過(guò)程中，如果傳熱系統(tǒng)中各處溫度只隨位置而變，而不穩(wěn)定傳熱：傳熱過(guò)程中，如果傳熱系統(tǒng)中各處溫度只隨位置而變，而不 隨時(shí)間而變，稱此過(guò)程為穩(wěn)定傳熱過(guò)程。此時(shí)，傳熱速率隨時(shí)間而變，稱此過(guò)程為穩(wěn)定傳熱過(guò)程。此時(shí)，傳熱速率Q Q為常數(shù)。為常數(shù)。 不穩(wěn)定傳熱：傳熱過(guò)程中，如果傳熱系統(tǒng)中各處溫度及有關(guān)物理量（如不穩(wěn)定傳熱：傳熱過(guò)程中，如果傳熱系統(tǒng)中各處溫度及有關(guān)物理量（如 Q Q、q q等）隨時(shí)間而變，稱此過(guò)程為不穩(wěn)定傳熱過(guò)程。等）隨時(shí)間而變，稱此過(guò)程為不穩(wěn)定傳熱

5、過(guò)程。 (三三)穩(wěn)定傳熱與不穩(wěn)定傳熱穩(wěn)定傳熱與不穩(wěn)定傳熱 2021-7-18 管壁內(nèi)側(cè)管壁內(nèi)側(cè)熱流體熱流體 對(duì)流對(duì)流 )( 1 )1( Q （四）兩流體通過(guò)間壁的傳熱過(guò)程（四）兩流體通過(guò)間壁的傳熱過(guò)程 t2 t1 T1 T2 對(duì)流對(duì)流對(duì)流對(duì)流 傳導(dǎo)傳導(dǎo) 冷冷 流流 體體 Q 熱熱 流流 體體 管管壁壁外外側(cè)側(cè)管管壁壁內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè) 熱熱傳傳導(dǎo)導(dǎo) )( 2 )2( Q 冷流體冷流體管壁外側(cè)管壁外側(cè) 對(duì)流對(duì)流 )( 3 )3( Q 穩(wěn)態(tài)傳熱：穩(wěn)態(tài)傳熱：QQQQ 321 2021-7-19 式中式中 tm兩流體的平均溫度差，兩流體的平均溫度差，或或K； A傳熱面積，傳熱面積，m2； K總傳熱系數(shù)，總傳熱系

6、數(shù)，W/(m2)或或W/(m2K)。 總熱阻總熱阻 總傳熱推動(dòng)力總傳熱推動(dòng)力 KA t tKAQ /1 m m （五）總傳熱速率方程（五）總傳熱速率方程 2021-7-110 一、傅立葉定律一、傅立葉定律 溫度場(chǎng)溫度場(chǎng)：某時(shí)刻，物體或空間各點(diǎn)的溫度分布。：某時(shí)刻，物體或空間各點(diǎn)的溫度分布。 （一）溫度場(chǎng)和等溫面（一）溫度場(chǎng)和等溫面 非非穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)溫度場(chǎng)溫度場(chǎng) ,zyxft 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng) zyxft, 等溫面等溫面：在同一時(shí)刻，溫度場(chǎng)中所有溫度相同的點(diǎn)：在同一時(shí)刻，溫度場(chǎng)中所有溫度相同的點(diǎn) 組成的面。組成的面。 第二節(jié)第二節(jié) 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 不同溫度的等溫面不相交不同溫度的等溫面不相交。 2

7、021-7-111 （二）溫度梯度（二）溫度梯度 n t n t tgrad n 0 lim n n x t+ t t x n t Q 方向：法線方向，以溫度增加的方向?yàn)檎?。方向：法線方向，以溫度增加的方向?yàn)檎?2021-7-112 （三）傅立葉定律（三）傅立葉定律 n t AQ dd 式中式中 dQ 熱傳導(dǎo)速率，熱傳導(dǎo)速率，W或或J/s； dA 導(dǎo)熱面積，導(dǎo)熱面積，m2； t/ n 溫度梯度，溫度梯度，/m或或K/m； 導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m)或或W/(mK)。 負(fù)號(hào)表示傳熱方向與溫度梯度方向相反負(fù)號(hào)表示傳熱方向與溫度梯度方向相反 2021-7-113 二、熱導(dǎo)率二、熱導(dǎo)率 nt q

8、 nt dAdQ / / 在數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量在數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量 = f(結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu), 組成組成, 密度密度, 溫度溫度, 壓力）壓力） 金屬固體 金屬固體 非金屬固體非金屬固體 液體液體 氣體氣體 表征材料導(dǎo)熱性能的表征材料導(dǎo)熱性能的物性物性參數(shù)參數(shù) 2021-7-114 1.1.固體熱導(dǎo)率固體熱導(dǎo)率 金屬材料金屬材料 10102 W/(mK) 建筑材料建筑材料 10-110 W/(mK) 絕熱材料絕熱材料 10-210-1 W/(mK) )1( 0 at 在一定溫度范圍內(nèi)：在一定溫度范圍內(nèi)： 對(duì)大多數(shù)金屬材料對(duì)大多數(shù)金屬材料a 0 ， t 2021-7-115

9、2.2.液體熱導(dǎo)率液體熱導(dǎo)率 金屬液體金屬液體 較高，非金屬液體較高，非金屬液體 低；低； 非金屬液體非金屬液體水水的的 最大；最大； 水和甘油：水和甘油：t ， 其它液體：其它液體：t ， 0.090.6 W/(mK) 2021-7-116 3.3.氣體熱導(dǎo)率氣體熱導(dǎo)率 t ， 一般情況下，一般情況下， 隨隨p的變化可忽略；的變化可忽略； 氣體不利于導(dǎo)熱，有利于保溫或隔熱。氣體不利于導(dǎo)熱，有利于保溫或隔熱。 0.0060.4 W/(mK) 2021-7-117 t1 t2 b t x dx Q 三、平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)三、平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) （一）單層平壁熱傳導(dǎo)一）單層平壁熱傳導(dǎo) 假設(shè)：假設(shè)： 材

10、料均勻，材料均勻， 為常數(shù)；為常數(shù)； 一維溫度場(chǎng)，一維溫度場(chǎng)，t沿沿x變化；變化； A/b很大，忽略端損失。很大，忽略端損失。 2021-7-118 x t A n t AQ d d 2 1 0 t t b AdtQdx )( 21 tt b A Q 積分：積分： 熱熱阻阻 推推動(dòng)動(dòng)力力 R t Ab tt Q 21 2021-7-119 （二）多層平壁熱傳導(dǎo)二）多層平壁熱傳導(dǎo) 假設(shè)：假設(shè)： 各層接觸良好，接觸面各層接觸良好，接觸面 兩側(cè)溫度相同。兩側(cè)溫度相同。 t1 t2 b1 1 t x b2b3 2 3 t2 t4 t3 2021-7-120 A b tt A b tt A b tt Q

11、 3 3 43 2 2 32 1 1 21 總熱阻總熱阻 總推動(dòng)力總推動(dòng)力 i R tt A b A b A b ttt 41 3 3 2 2 1 1 321 321 3 3 2 2 1 1 433221 :RRR A b A b A b tttttt 各層的溫差各層的溫差 2021-7-121 結(jié)論：結(jié)論： 多層平壁熱傳導(dǎo)，總推動(dòng)力為各層推動(dòng)力之和，總多層平壁熱傳導(dǎo)，總推動(dòng)力為各層推動(dòng)力之和，總 熱阻為各層熱阻之和；熱阻為各層熱阻之和； 各層溫差與熱阻成正比。各層溫差與熱阻成正比。 推廣至推廣至n層：層： n i i i n n i i i A b tt A b t Q 1 11 1 202

12、1-7-122 四、圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)四、圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) （一）單層圓筒壁的熱傳導(dǎo)一）單層圓筒壁的熱傳導(dǎo) 特點(diǎn)特點(diǎn)： 傳熱面積隨半徑傳熱面積隨半徑 變化，變化， A=2 rl (2) 一維溫度場(chǎng)，一維溫度場(chǎng)，t 沿沿r變化。變化。 2021-7-123 在半徑在半徑r處取處取dr同心薄層圓筒同心薄層圓筒 r t rl r t AQ d d d d 2 積分積分 2 1 2 1 2 t t r r rldtQdr 1 2 21 ln )(2 r r ttl Q 2021-7-124 討論：討論： R tt l r r tt Q 21 1 2 21 2ln 1 2 12 ln 2 A A AA

13、 lrA mm 12 rrb 對(duì)數(shù)平均面積對(duì)數(shù)平均面積 熱阻熱阻 12 121 2 2 ln rr rr l r r R 令令 1 2 12 ln r r rr rm 對(duì)數(shù)平均半徑對(duì)數(shù)平均半徑 m A b 2021-7-125 m Ab tt Q 21 r r 2 1 2一般一般 時(shí)，時(shí)， 2 21 rr rm 2021-7-126 （二）多層圓筒壁的熱傳導(dǎo)二）多層圓筒壁的熱傳導(dǎo) 2021-7-127 3 1 1 41 3 4 3 43 2 3 2 32 1 2 1 21 ln 1 )(2 ln 1 )(2 ln 1 )(2 ln 1 )(2 i i i i r r ttl r r ttl r

14、 r ttl r r ttl Q 三層：三層： n層圓筒壁：層圓筒壁： n i i n n i ii i n n i i i i n R tt A b tt r r ttl Q 1 11 1 11 1 1 11 ln 1 )(2 m 28/141 思考： 氣溫下降，應(yīng)添加衣服，應(yīng)把保暖性好的衣服穿在里面好，還是穿 在外面好？ 29/141 思考： 氣溫下降，應(yīng)添加衣服，應(yīng)把保暖性好的衣服穿在里面好，還是穿 在外面好？ bb 12 QQ 21 bb 2 1 2021-7-130 一、對(duì)流傳熱過(guò)程一、對(duì)流傳熱過(guò)程 第三節(jié)第三節(jié) 對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱 dA qm2， t2 qm1，T1 qm2，t1 q

15、m1， T2 2021-7-131 t tW TW T A2A1 傳熱壁傳熱壁冷流體冷流體熱流體熱流體 T t l 湍流主體湍流主體 溫度梯度小，熱對(duì)流為主溫度梯度小，熱對(duì)流為主 l 層流內(nèi)層層流內(nèi)層 溫度梯度大，熱傳導(dǎo)為主溫度梯度大，熱傳導(dǎo)為主 l 過(guò)渡區(qū)域過(guò)渡區(qū)域 熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流均起作用熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流均起作用 2021-7-132 式中式中 Q 對(duì)流傳熱速率，對(duì)流傳熱速率，W； 1 、 2 熱、冷流體的對(duì)流傳熱系數(shù)，熱、冷流體的對(duì)流傳熱系數(shù)， W/(m2K)； T 、 、TW、 、t、tW 熱、冷流體的熱、冷流體的平均平均溫度及溫度及 平均平均壁溫，壁溫，。 )( 11W TTAQ )(

16、22 ttAQ W 冷流體：冷流體： 熱流體：熱流體： 牛頓冷卻定律牛頓冷卻定律 2021-7-133 （一）影響因素（一）影響因素 2.引起流動(dòng)的原因引起流動(dòng)的原因 自然對(duì)流：由于流體內(nèi)部密度差而引起流體的流動(dòng)。自然對(duì)流：由于流體內(nèi)部密度差而引起流體的流動(dòng)。 強(qiáng)制對(duì)流：由于外力和壓差而引起的流動(dòng)。強(qiáng)制對(duì)流：由于外力和壓差而引起的流動(dòng)。 強(qiáng)制 強(qiáng)制 自然自然 二、對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因素二、對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因素 1.1.流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài) 湍流 湍流 層流 層流 2021-7-134 自然對(duì)流的產(chǎn)生：自然對(duì)流的產(chǎn)生： 設(shè)設(shè) 熱處：熱處：t2， 2； ； 冷處 冷處：t1， 1 體積膨脹系數(shù)，體積

17、膨脹系數(shù)，1/ C. tV VV 1 12 )1( 12 tVV 或或 而而 2 2 m V 1 1 m V 得：得： 或或)1( 21 t ) t1( 11 12 2021-7-135 由溫度差而產(chǎn)生的單位體積的升力：由溫度差而產(chǎn)生的單位體積的升力： tggtg 22221 )1( 加熱板加熱板 冷卻板冷卻板 2021-7-136 5. 是否發(fā)生相變是否發(fā)生相變 相變 相變 無(wú)相變 無(wú)相變 4. 傳熱面的形狀，大小和位置傳熱面的形狀，大小和位置 形狀形狀管、板、管束等；管、板、管束等； 大小大小管徑、管長(zhǎng)、板厚等；管徑、管長(zhǎng)、板厚等； 位置位置管子的排列方式，垂直或水平放置。管子的排列方式，

18、垂直或水平放置。 3.流體的物性流體的物性 ，cp 2021-7-137 三、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)系式三、對(duì)流傳熱的特征數(shù)關(guān)系式 變量數(shù)變量數(shù) 8 8個(gè)個(gè) 基本因次基本因次 4個(gè)：長(zhǎng)度個(gè)：長(zhǎng)度L L，時(shí)間，時(shí)間T T，質(zhì)量，質(zhì)量M M，溫度，溫度 無(wú)量綱特征數(shù)無(wú)量綱特征數(shù)（8-48-4）=4=4 ),(LtgCuf p 無(wú)相變時(shí)無(wú)相變時(shí) 2021-7-138 1. 努塞爾特努塞爾特（Nusselt ）數(shù)）數(shù) L Nu 表示對(duì)流傳熱系數(shù)的特征數(shù)表示對(duì)流傳熱系數(shù)的特征數(shù) 2. 雷諾雷諾（Reynolds）數(shù)）數(shù) uL Re 反映流體的流動(dòng)狀態(tài)反映流體的流動(dòng)狀態(tài) 對(duì)對(duì)流傳熱的影響對(duì)對(duì)流傳熱的影響 20

19、21-7-139 3. 普蘭普蘭特（特（Prandtl）數(shù)）數(shù) Cp Pr 反映流體的物性對(duì)對(duì)流傳反映流體的物性對(duì)對(duì)流傳 熱的影響熱的影響 4. 格拉斯霍夫（格拉斯霍夫（Grashof）準(zhǔn)數(shù)）準(zhǔn)數(shù) 2 23 tgL Gr 表示自然對(duì)流表示自然對(duì)流對(duì)對(duì)流傳熱對(duì)對(duì)流傳熱 的影響的影響 一般形式：一般形式：Nu=f (Re, Pr, Gr) 簡(jiǎn)化：強(qiáng)制對(duì)流簡(jiǎn)化：強(qiáng)制對(duì)流 Nu=f (Re, Pr) 自然對(duì)流自然對(duì)流 Nu=f (Pr, Gr) 2021-7-140 使用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式時(shí)注意：使用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式時(shí)注意： 1. 應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍 2. 特征尺寸特征尺寸 3. 定性溫度定性溫度 強(qiáng)制對(duì)流強(qiáng)制對(duì)流

20、自然對(duì)流自然對(duì)流 無(wú)相變無(wú)相變 有相變有相變 蒸汽冷凝蒸汽冷凝 液體沸騰液體沸騰 2021-7-141 四、無(wú)相變時(shí)四、無(wú)相變時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 （一）流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流（一）流體在管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流 1. 圓形直管內(nèi)的強(qiáng)制湍流圓形直管內(nèi)的強(qiáng)制湍流 nm CNuPrRe n NuPrRe023. 0 8 . 0 流體被加熱流體被加熱 n=0.4 流體被冷卻流體被冷卻 n=0.3 （1）應(yīng)用范圍：）應(yīng)用范圍：Re 104, Pr=0.7160, L/d 60, 氣體或低粘度的液體（氣體或低粘度的液體（ 2 水 水） ） （2）定性溫度：流體進(jìn)出口的算術(shù)平均）定性溫度

21、：流體進(jìn)出口的算術(shù)平均 值值 （3）特征尺寸：管內(nèi)徑）特征尺寸：管內(nèi)徑 2021-7-142 討論：討論： （1）加熱與冷卻的差別：）加熱與冷卻的差別： , W Rettt加加熱熱 液體液體 3 . 04 . 0 , 1,PrPrPr 液液體體 冷冷卻卻加加熱熱 氣體氣體 , Ret加加熱熱 3 . 04 . 0 , 1,PrPrPr 氣氣體體 冷冷卻卻加加熱熱 2021-7-143 2 . 0 8 . 0 8 . 0 18 . 0 8 . 0 023. 0 )()(023. 0 d uCp Cpud d n nn n 物性一定時(shí)：物性一定時(shí)： 2 .0 8 .0 d u （2）影響因素：）影

22、響因素： 2021-7-144 公式修正：公式修正： （1）當(dāng)）當(dāng)L/d 2 水 水） ） 14. 0 )(PrRe027. 0 33. 08 . 0 W Nu 工程處理：工程處理： 加熱：加熱： 冷卻：冷卻： 05.1)( 14.0 W 95.0)( 14.0 W 7 . 0 1 1 l d 2021-7-145 （3） 彎管彎管 彎管的曲率半徑彎管的曲率半徑 ）（ 直直彎彎直直彎彎 R R d 77. 11 （4）非圓形管道非圓形管道 ne e ud d Pr)(023. 0 8 . 0 實(shí)實(shí) 用當(dāng)量直徑計(jì)算。用當(dāng)量直徑計(jì)算。 2021-7-146 2. 圓形直管內(nèi)流體處于過(guò)渡區(qū)時(shí)的對(duì)流傳

23、熱系數(shù)圓形直管內(nèi)流體處于過(guò)渡區(qū)時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) 8 . 1 5 Re 106 1 f f 校校正正系系數(shù)數(shù) 湍湍過(guò)過(guò)湍湍過(guò)過(guò) 2300 Re 104 2021-7-147 3. 圓形直管內(nèi)強(qiáng)制層流圓形直管內(nèi)強(qiáng)制層流 （1）隨熱流方向不同，隨熱流方向不同， 速度分布情況不同；速度分布情況不同； （2）自然對(duì)流造成了自然對(duì)流造成了 徑向流動(dòng)，強(qiáng)化了對(duì)徑向流動(dòng)，強(qiáng)化了對(duì) 流傳熱過(guò)程。流傳熱過(guò)程。 對(duì)于液體對(duì)于液體 2021-7-148 14. 0 3 1 )()Pr(Re86. 1 W L d Nu 自然對(duì)流可以忽略：自然對(duì)流可以忽略： Gr 25000 乘校正因子：乘校正因子： )Gr.(.f 3

24、 1 0150180 適用范圍：適用范圍： 10)Pr(Re L d 670060 Pr.Re2300 定性溫度：定性溫度： 2 21 tt tm 特征尺寸：管內(nèi)徑特征尺寸：管內(nèi)徑 例題 5478015 2 1 .tm 3 13989mkg. KkgJk 4.174=Cp SmPa 0.575= KmW 0.6445= 水在水在38381.5mm1.5mm的管內(nèi)流動(dòng)，流速為的管內(nèi)流動(dòng)，流速為1m/s1m/s， 水的進(jìn)、出口溫度分別為水的進(jìn)、出口溫度分別為1515及及8080。試求水。試求水 與管壁間的對(duì)流傳熱系數(shù)。與管壁間的對(duì)流傳熱系數(shù)。 解：在定性溫度下水的物理性質(zhì)為解：在定性溫度下水的物理

25、性質(zhì)為 例題 44 3 3 101002086 105750 1398911035 . . .du Re 72393 64450 105750101744 33 . . .Cp Pr KmW. . . .PrRe d . . . . 2 40 80 4 3 4080 34775 723931002086 1035 64450 02300230 2021-7-151 （二）流體在管外強(qiáng)制對(duì)流傳熱（二）流體在管外強(qiáng)制對(duì)流傳熱 1. 流體在管束外垂直流過(guò)流體在管束外垂直流過(guò) 2021-7-152 2021-7-153 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：Re=500070000; x1/d=1.25; x2/d=1

26、.25 特征尺寸：管外徑；流速取各排最窄通道處特征尺寸：管外徑；流速取各排最窄通道處 定性溫度：進(jìn)、出口溫度平均值定性溫度：進(jìn)、出口溫度平均值 Nu=C Ren Pr0.4 1122 12 nn m n A A A AAA 平均對(duì)流傳熱系數(shù)：平均對(duì)流傳熱系數(shù)： 式中：式中：A A1 1、A A2 2、A A3 3分別為第一排，第二排，第三排分別為第一排，第二排，第三排的傳熱面積；的傳熱面積； 1 1、2 2、3 3分別為第一排，第二排，第三排分別為第一排，第二排，第三排的傳熱系數(shù)的傳熱系數(shù)。 2021-7-154 2流體在換熱器管間的流動(dòng)流體在換熱器管間的流動(dòng) 折流擋板形式：圓缺形、圓環(huán)形折流

27、擋板形式：圓缺形、圓環(huán)形 2021-7-155 設(shè)置折流擋板目的設(shè)置折流擋板目的： 增加殼程流體的湍動(dòng)程度，進(jìn)而提高殼程的增加殼程流體的湍動(dòng)程度，進(jìn)而提高殼程的 。 圓缺形折流擋板：圓缺形折流擋板： 14. 0 3/155. 0 PrRe36. 0 W Nu 定性溫度：定性溫度： 2 21 tt t m 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：Re=2103106 2021-7-156 正方形排列正方形排列： 正三角形排列：正三角形排列： 特征尺寸特征尺寸：（：（1）當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑de 0 2 0 2 )785. 0(4 d dt de 0 2 0 2 )785. 0 2 3 (4 d dt d e d0 t

28、t 2021-7-157 （2）流速）流速u按流通截面最大處的截面計(jì)算：按流通截面最大處的截面計(jì)算： 式中式中 h兩塊折流擋板間距離，兩塊折流擋板間距離，m； D換熱器殼徑，換熱器殼徑，m； )1( 0 t d hDS 2021-7-158 （三）自然對(duì)流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)（三）自然對(duì)流時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) n GrCNu)(Pr 定性溫度：膜溫（定性溫度：膜溫（tm+tw）/2 特征尺寸：垂直的管或板為高度特征尺寸：垂直的管或板為高度H 水平管為管外徑水平管為管外徑d0 各種情況下的各種情況下的C C、n n值及特征尺寸不同。值及特征尺寸不同。 2021-7-159 1. 蒸汽冷凝方式蒸汽冷凝方式

29、 五、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱五、流體有相變時(shí)的對(duì)流傳熱 滴 滴 膜膜 （1）膜狀冷凝）膜狀冷凝（2）滴狀冷凝）滴狀冷凝 冷凝過(guò)程的熱阻冷凝過(guò)程的熱阻冷凝液膜冷凝液膜 （一）蒸汽冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱（一）蒸汽冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱 2021-7-160 2. 膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)膜狀冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù) （1）水平管束外）水平管束外 4 1 0 32 32 7250 tdn gr / . 2 Ws tt t 定性溫度：定性溫度：t tS Sr r，其它，其它膜溫膜溫 n水平管束在垂直列上的管數(shù)水平管束在垂直列上的管數(shù) r比汽化熱比汽化熱 2021-7-161 （2）蒸汽在垂直管外（或垂直板上）冷凝蒸汽

30、在垂直管外（或垂直板上）冷凝 4 Re 44 m e m qS du S qM qm冷凝液量，冷凝液量，kg/s M冷凝負(fù)荷，冷凝負(fù)荷，kg/s.m 2021-7-162 層流層流 4 1 32 13. 1 tl gr Re1800 湍流湍流 4 . 0 3 1 2 32 0077. 0Re g 特性尺寸：管或板高特性尺寸：管或板高H定性溫度：膜溫定性溫度：膜溫 2021-7-163 3.影響因素和強(qiáng)化措施影響因素和強(qiáng)化措施 (1) 液體物性液體物性 ， ， r (2) 不凝氣體不凝氣體 不凝氣體不凝氣體存在，導(dǎo)致存在，導(dǎo)致 ，需定期排放。，需定期排放。 (3)蒸汽流速與流向蒸汽流速與流向 （

31、u10m/s ） 同向時(shí)，同向時(shí)， t ， ；反向時(shí)，；反向時(shí)， t ， ； u ， (4) 蒸汽過(guò)熱蒸汽過(guò)熱 r=r+cp(tv-ts) 影響較小影響較小 2021-7-164 (5) 強(qiáng)化措施：強(qiáng)化措施： 目的：減少冷凝液膜的厚度目的：減少冷凝液膜的厚度 水平管束：減少垂直方向上管數(shù)，采用錯(cuò)列；水平管束：減少垂直方向上管數(shù)，采用錯(cuò)列； 垂直板或管：開縱向溝槽，或在壁外裝金屬絲。垂直板或管：開縱向溝槽，或在壁外裝金屬絲。 2021-7-165 （二）液體沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱（二）液體沸騰時(shí)的對(duì)流傳熱 大容積沸騰大容積沸騰 管內(nèi)沸騰管內(nèi)沸騰 1. 沸騰現(xiàn)象沸騰現(xiàn)象 在粗糙加熱面的細(xì)小凹縫處：在粗糙

32、加熱面的細(xì)小凹縫處： 汽化核心汽化核心 生成汽泡生成汽泡 長(zhǎng)大長(zhǎng)大 脫離壁面脫離壁面 新汽泡形成新汽泡形成攪動(dòng)液層攪動(dòng)液層 2021-7-166 沸騰必要條件沸騰必要條件： 過(guò)熱度過(guò)熱度 t=t=（t tt ts s）00 存在汽化核心存在汽化核心 推動(dòng)力推動(dòng)力 （twts） 沸騰三個(gè)階段：沸騰三個(gè)階段： 自然對(duì)流、核狀沸騰、膜自然對(duì)流、核狀沸騰、膜 狀沸騰狀沸騰 工業(yè)上采用工業(yè)上采用核狀沸騰核狀沸騰 大，大，tW小小 水沸騰曲線水沸騰曲線 2021-7-167 2. 影響因素及強(qiáng)化措施影響因素及強(qiáng)化措施 （1）液體的性質(zhì)）液體的性質(zhì) , （2）溫度差）溫度差 核狀沸騰階段核狀沸騰階段: t2

33、.5， ， ， t （3）操作壓力）操作壓力 s tp 2021-7-168 （4）加熱面）加熱面 新的、潔凈的、粗糙的加熱面，新的、潔凈的、粗糙的加熱面， 大大 （5）強(qiáng)化措施）強(qiáng)化措施 表面粗糙化：將表面腐蝕，燒結(jié)金屬粒；表面粗糙化：將表面腐蝕，燒結(jié)金屬粒； 加表面活性劑（乙醇、丙酮等）加表面活性劑（乙醇、丙酮等） 69/141 對(duì)流傳熱系數(shù)小結(jié) 有相變有相變 無(wú)相變無(wú)相變 自然對(duì)流自然對(duì)流 管束外管束外 水平圓管外水平圓管外 外壁外壁 湍流湍流 層流層流 管內(nèi)管內(nèi) 沸騰傳熱沸騰傳熱 冷凝傳熱冷凝傳熱 注意經(jīng)驗(yàn)式的適用范圍、定性溫度、定性尺寸 70/141 的數(shù)量級(jí) KmW KmW 2 2

34、 /30030 /255 強(qiáng)制對(duì)流：強(qiáng)制對(duì)流： 自然對(duì)流：自然對(duì)流： KmW KmW KmW KmW 2 2 2 2 /300001500 /150005000 /80001000 /1000200 水沸騰：水沸騰： 蒸汽冷凝：蒸汽冷凝： 強(qiáng)制對(duì)流：強(qiáng)制對(duì)流： 自然對(duì)流：自然對(duì)流： 空氣中 水中 無(wú)無(wú)相相變變有有相相變變 自自然然強(qiáng)強(qiáng)制制 gl 總之： KmW KmW 2 2 /3000500 /1500500 蒸汽冷凝：蒸汽冷凝： 強(qiáng)制對(duì)流：強(qiáng)制對(duì)流： 油類中 2021-7-171 第四節(jié)第四節(jié) 傳熱過(guò)程計(jì)算傳熱過(guò)程計(jì)算 總傳熱速率方程總傳熱速率方程 式中式中 Q傳熱速率，傳熱速率，W； t

35、m兩流體的平均溫度差，兩流體的平均溫度差，； A傳熱面積，傳熱面積，m2； K總傳熱系數(shù)，總傳熱系數(shù)，W/(m2) 。 m m QKAt 2021-7-172 （一）恒溫傳熱（一）恒溫傳熱 tTt m （二）變溫傳熱（二）變溫傳熱 tm與流體流向有關(guān)與流體流向有關(guān) 一、傳熱平均溫度差一、傳熱平均溫度差 逆流逆流并流并流錯(cuò)流錯(cuò)流 折流折流 2021-7-173 1. 逆流與并流逆流與并流 t2 t1 T1 T2 t1t2 T1 T2 t2 t A t1 T2 T1 逆流逆流 t2 t A t1 T2 T1 并流并流 2021-7-174 以逆流為例推導(dǎo)以逆流為例推導(dǎo) tm 假設(shè)：（假設(shè)：（1）穩(wěn)

36、態(tài)流動(dòng)，）穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，qm1、 qm2為常數(shù)；為常數(shù)； （2）cp1、cp2為常數(shù)；為常數(shù)； （3）K沿管長(zhǎng)不變化；沿管長(zhǎng)不變化； （4）熱損失忽略不計(jì)。）熱損失忽略不計(jì)。 A T2 t1 t2 T1 dT dt dA t2 t1 t=T-t 對(duì)于微元：對(duì)于微元： 11mp dQqc dT 22mp dQqc dt 11 . mp dQ qcConst dT 22 . mp dQ qcConst dt 75/141 tdAKdQ 22 11 1 1 pm pm cqdQ dt cqdQ dT B cqcqdQ tTd pp 11m22m 11 B td dQ tdAK B td 2 1 1 0

37、t t Q td B dQ KA t t B 2 1 ln 1 B tt Q 21 2 1 ln 1 t t KA B 76/141 T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 A 2 1 21 ln t t tt KAQ 2 1 21 ln t t tt tm -對(duì)數(shù)平均溫差 （逆、并流適用） m tKAQ 對(duì)照得： 2021-7-177 逆逆mm tt ),(流流型型RPf 12 21 tt TT R 冷流體溫升冷流體溫升 熱流體溫降熱流體溫降 11 12 tT tt P 兩流體初溫差兩流體初溫差 冷流體溫升冷流體溫升 2. 錯(cuò)流與折流錯(cuò)流與折流 查圖查圖 1 tm 0.9 若若 0

38、.8，溫差損失大，傳熱不穩(wěn)定；，溫差損失大，傳熱不穩(wěn)定； 應(yīng)改變流型應(yīng)改變流型 2021-7-178 （三）流向的選擇（三）流向的選擇 1. 所需傳熱面積所需傳熱面積 并并并并逆逆逆逆mm tKAtKAQ 逆逆并并mm tt 并并逆逆 AA 逆流優(yōu)于并流。逆流優(yōu)于并流。 2021-7-179 2. 載熱體消耗量載熱體消耗量 t1 t2 T1 T1 T2并 并 T2逆 逆 加熱任務(wù)：加熱任務(wù)：t1t2 （T2并 并） ）min=t2（T2逆 逆） ）min=t1 逆逆并并 )()( 2121 TTTT 1111 ()() mPmP qcqc 并并逆逆 逆流優(yōu)于并流。逆流優(yōu)于并流。 2021-7-

39、180 3. 溫度差分布溫度差分布 逆流時(shí)的溫度差分布更均勻。逆流時(shí)的溫度差分布更均勻。 T2 并流并流 T1 t1 t2 t1 t2 T1 T2 逆流逆流 4. 并流操作適用于熱敏性物料、粘稠物料等的加熱，并流操作適用于熱敏性物料、粘稠物料等的加熱， 或生產(chǎn)工藝要求溫度不能過(guò)高或過(guò)低的場(chǎng)合?；蛏a(chǎn)工藝要求溫度不能過(guò)高或過(guò)低的場(chǎng)合。 2021-7-181 二、總傳熱系數(shù)二、總傳熱系數(shù) AK tT tTAKQ d 1 )(dd K總傳熱系數(shù)，總傳熱系數(shù)，W/(m2K) tw Tw 管內(nèi)對(duì)流管內(nèi)對(duì)流管外對(duì)流管外對(duì)流導(dǎo)熱導(dǎo)熱 冷冷 流流 體體 熱熱 流流 體體 t T dQ dQ1dQ3dQ2 （一

40、）總傳熱系數(shù)計(jì)算（一）總傳熱系數(shù)計(jì)算 2021-7-182 管內(nèi)對(duì)流管內(nèi)對(duì)流)(dd w223 ttAQ )(dd w111 TTAQ 管外對(duì)流管外對(duì)流 )( d d ww m 2 tT b A Q 管壁熱傳導(dǎo)管壁熱傳導(dǎo) 穩(wěn)態(tài)傳熱穩(wěn)態(tài)傳熱 321 ddddQQQQ 22 w m ww 11 w d 1 dd 1 d A tt A b tT A TT Q 22m11 d 1 dd 1 AA b A tT 2021-7-183 22m11 d 1 dd 1 d 1 AA b AAK （1）平壁）平壁 dA=dA1=dA2=dAm 21 111 b K 討論：討論： （2）以外表面為基準(zhǔn)）以外表面為

41、基準(zhǔn) (dA=dA1) 2 1 2m 1 11 d d1 d d11 A A A Ab K 2021-7-184 2 1 2m 1 11 111 d d d db K dlA K1以外表面為基準(zhǔn)以外表面為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)，的總傳熱系數(shù)，W/(m2.K) dm對(duì)數(shù)平均直徑，對(duì)數(shù)平均直徑，m 2 1 21m ln/ )( d d ddd 2m 2 1 2 12 111 d db d d K 以以內(nèi)表面內(nèi)表面為基準(zhǔn)：為基準(zhǔn)： d1/d2A計(jì)計(jì) 或 或 Q換 換 Q需要需要， ， 換熱器合適。換熱器合適。 2021-7-191 二、操作型計(jì)算二、操作型計(jì)算 （1）已知：換熱器）已知：換熱器A， qm1

42、、T1， qm2 、t1 求：出口 求：出口T2、t2 （2）已知：換熱器）已知：換熱器A， qm1、T1， T2 、t1 求：求：qm2、 t2 注意：列管式換熱器中注意：列管式換熱器中 流通面積流通面積 2 2 4 dnA 流流通通 傳熱面積傳熱面積 ldnA 1 傳熱傳熱 2021-7-192 思考題思考題 1 為什么空壺?zé)畷r(shí)要燒壞？為什么空壺?zé)畷r(shí)要燒壞？ 2 t1= t2時(shí)，時(shí)， tm=？ 3 t1為一有限值，為一有限值， t2為為0時(shí)，時(shí)， tm=？ 2021-7-193 2021-7-194 一、基本概念一、基本概念 1. 輻射：物體通過(guò)輻射：物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量電磁波來(lái)傳

43、遞能量的過(guò)程。的過(guò)程。 2. 熱輻射：物體由于熱輻射：物體由于熱的原因熱的原因以電磁波的形式向以電磁波的形式向 外發(fā)射能量的過(guò)程。外發(fā)射能量的過(guò)程。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 能量形式的轉(zhuǎn)換能量形式的轉(zhuǎn)換 不需要任何介質(zhì)不需要任何介質(zhì) 第五節(jié)第五節(jié) 熱熱 輻輻 射射 2021-7-195 Q Q Q N Q 能量守恒定律：能量守恒定律： QQQQ 吸收率吸收率 反射率反射率 穿透率穿透率 Q Q Q Q Q Q 1 DRA 3. 物體對(duì)熱輻射的作用物體對(duì)熱輻射的作用 總能量總能量Q；被物體吸收；被物體吸收Q ；被反射；被反射Q ；穿過(guò)物體；穿過(guò)物體Q 2021-7-196 黑體：黑體：1 白體白體(鏡體鏡

44、體)：1 透熱體：透熱體： 1 灰體：灰體：以相同的吸收率吸收所有波長(zhǎng)輻射能的物體。以相同的吸收率吸收所有波長(zhǎng)輻射能的物體。 工業(yè)用的大多數(shù)固體材料可近似為灰體。工業(yè)用的大多數(shù)固體材料可近似為灰體。 固體、液體：固體、液體： =0 + =1 氣體：氣體： =0 + =1 ！注意：！注意：灰體是一種假想體?；殷w是一種假想體。 2021-7-197 二、物體的輻射能力二、物體的輻射能力 物體在一定溫度下，單位表面積、單位時(shí)間內(nèi)物體在一定溫度下，單位表面積、單位時(shí)間內(nèi) 所發(fā)射的所發(fā)射的全部輻射能全部輻射能(波長(zhǎng)從波長(zhǎng)從0到到 ), E表示表示, W/m2 黑體輻射黑體輻射常數(shù)常數(shù), 5.669 10

45、-8W/(m2 .K4) （一）黑體（一）黑體 4 b ET 斯蒂芬斯蒂芬-波爾茨曼定律波爾茨曼定律 四次方定律表明，熱輻射對(duì)溫度特別敏感四次方定律表明，熱輻射對(duì)溫度特別敏感 4 () 100 b T C Cb黑體輻射黑體輻射系數(shù)系數(shù), 5.669W/(m2 .K4) 所有物體中，黑體的輻射能力最強(qiáng)。所有物體中，黑體的輻射能力最強(qiáng)。 2021-7-198 （二）實(shí)際物體（二）實(shí)際物體 黑度黑度： b E E T2 1 2=1 E1 Eb （1- 1）Eb 1Eb 灰體灰體 黑體黑體 q=E1-1Eb E1=1Eb 灰體單位時(shí)間、單位面積損失的熱能 = 注意： 只是數(shù)值上相等 輻射能力強(qiáng)的吸收

46、能力也強(qiáng) 克?；舴蚨煽讼；舴蚨?2021-7-1100 結(jié)論：結(jié)論： （1）物體的輻射能力越強(qiáng)，其吸收率越大）物體的輻射能力越強(qiáng)，其吸收率越大 （2） = 同溫度下，物體的吸收率與黑度數(shù)值上相等同溫度下，物體的吸收率與黑度數(shù)值上相等 （3） ，E Eb 在任何溫度下、各種物體中以在任何溫度下、各種物體中以黑體黑體的輻射能力為最大的輻射能力為最大 2021-7-1101 （一）輻射傳熱速率（一）輻射傳熱速率 四、兩固體間的相互輻射四、兩固體間的相互輻射 4412 1 21 2 ()() 100100 TT QCA 1 212b CC 兩面積無(wú)限大的平行平板兩面積無(wú)限大的平行平板 兩平面有限大

47、的平行平板兩平面有限大的平行平板 1 2 12 11 1 b C C 1 1 總輻射系數(shù) 角系數(shù) 2021-7-1102 一物體被另一物體包圍一物體被另一物體包圍 1 1 2 1 122 11 (1) b C C A A 若外圍為黑體，若外圍為黑體， 2=1 或或 A2 A1， 則則 C1-2=C1=Cb 1 2021-7-1103 1. 溫度的影響溫度的影響 T4；低溫可忽略，高溫可能成為主要方式；低溫可忽略，高溫可能成為主要方式 2. 幾何位置的影響幾何位置的影響 3. 表面黑度的影響表面黑度的影響 ，可通過(guò)改變，可通過(guò)改變 大小強(qiáng)化或減小輻射傳熱大小強(qiáng)化或減小輻射傳熱 4. 輻射表面間介

48、質(zhì)的影響輻射表面間介質(zhì)的影響 減小輻射散熱，在兩換熱面加遮熱板減小輻射散熱，在兩換熱面加遮熱板 （二）影響輻射傳熱的主要因素（二）影響輻射傳熱的主要因素 2021-7-1104 五、高溫設(shè)備及管道的熱損失五、高溫設(shè)備及管道的熱損失 對(duì)流：對(duì)流： )( WWCC ttAQ 輻射：輻射： 44W W21R ) 100 () 100 ( TT ACQ 令令 =1 )() 100 () 100 ( WWR W W44W W21R ttA tt ttTT ACQ 總熱損失：總熱損失： )()()( WWTWWRCRC ttAttAQQQ T對(duì)流對(duì)流-輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)，輻射聯(lián)合傳熱系數(shù)，W/(m2.K)

49、設(shè)備熱損失的計(jì)算 設(shè)管內(nèi)熱流體溫度為設(shè)管內(nèi)熱流體溫度為T T ，周圍環(huán)境溫度為，周圍環(huán)境溫度為t t ，金屬管內(nèi)壁面積為，金屬管內(nèi)壁面積為A Ai i ，保溫層，保溫層 外表面積為外表面積為A Aw w ，則熱損失為：，則熱損失為： wTmmii AA A A Q 11 tT 22 2 11 1 式中式中 下標(biāo)下標(biāo)1 1金屬管，下標(biāo)金屬管，下標(biāo)2 2保溫層保溫層 第五節(jié)第五節(jié) 兩流體間的傳熱計(jì)算兩流體間的傳熱計(jì)算 保溫層的臨界直徑 對(duì)單層保溫的管道，忽略管內(nèi)給熱及金屬管壁導(dǎo)熱熱阻，則有：對(duì)單層保溫的管道，忽略管內(nèi)給熱及金屬管壁導(dǎo)熱熱阻，則有： 對(duì)保溫層：對(duì)保溫層： 1 2 12 2 ln d

50、d dd dm ldA mm22 WTm AA tT Q 1 22 2 d1,d2保溫層的內(nèi)徑和外徑保溫層的內(nèi)徑和外徑 代入得：代入得： 22 1 2 1 2 ln ld l d d tT Q T 2 2 2 1 2 1 1 2 ln ld ,R l d d R T 22 1 2 21 1 2 ln ldl d d RRR T 可見，總熱阻與保溫層厚度有關(guān)。由公式中可可見，總熱阻與保溫層厚度有關(guān)。由公式中可 知，知，d d2 2 R R1 1，R R2 2 Q Q ？ 對(duì)總熱阻計(jì)算公式求導(dǎo)：對(duì)總熱阻計(jì)算公式求導(dǎo)： 2 2222 1 2 1 ldlddd dR T 0 1 2 1 2 2222

51、ldlddd dR T T 2 c 2 d 保溫層的保溫層的 臨界直徑臨界直徑 22 1 2 21 1 2 ln ldl d d RRR T 從上圖可以看出，當(dāng)從上圖可以看出，當(dāng)d d2 2小于小于d dc c時(shí)，隨保溫層的增加，熱損失增多。因此保溫時(shí)，隨保溫層的增加，熱損失增多。因此保溫 層的厚度應(yīng)使保溫層的外側(cè)的直徑大于層的厚度應(yīng)使保溫層的外側(cè)的直徑大于d dc c，否則，保溫層厚度的增加，不僅，否則，保溫層厚度的增加，不僅 不會(huì)減小散熱損失，而且還要加大散熱損失。不會(huì)減小散熱損失，而且還要加大散熱損失。 對(duì)于保溫性能較差（對(duì)于保溫性能較差（2 2 大）或者管徑較小的場(chǎng)合，容易發(fā)生 大）或

52、者管徑較小的場(chǎng)合，容易發(fā)生d dd dc c 的情形。的情形。 2021-7-1111 一、換熱器的分類一、換熱器的分類 按用途分類按用途分類 加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器 按冷、熱流體熱量交換方式分類按冷、熱流體熱量交換方式分類 直接接觸式、蓄熱式、間壁式直接接觸式、蓄熱式、間壁式 第六節(jié)第六節(jié) 換熱器換熱器 112/141 一、換熱器簡(jiǎn)介 T t 間壁式 熱流體 蓄熱式 t T 直接接觸式 冷流體 蓄蓄熱熱式式 間間壁壁式式 直直接接接接觸觸式式 分類 換熱器在我國(guó)石油化工、煉油、 冶金、輕工、制藥、食品等行業(yè) 應(yīng)用極為普遍，占全部工藝設(shè)備

53、投資的2040。 冷熱流體直接接觸，傳熱冷熱流體直接接觸，傳熱 直接、效率高、熱阻小直接、效率高、熱阻小 冷熱流體隔一固體壁面，冷熱流體隔一固體壁面， 傳熱效率不如直接接觸傳熱效率不如直接接觸 式。工業(yè)應(yīng)用最廣。式。工業(yè)應(yīng)用最廣。 2021-7-1113 二、間壁式換熱器的類型二、間壁式換熱器的類型 （一）夾套換熱器（一）夾套換熱器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： A小小 釜內(nèi)釜內(nèi) 小小 強(qiáng)化措施：強(qiáng)化措施： 釜內(nèi)加攪拌釜內(nèi)加攪拌 釜內(nèi)加蛇管釜內(nèi)加蛇管 外循環(huán)外循環(huán) 2021-7-1114 （二）蛇管換熱器（二）蛇管換熱器 1. 沉浸式沉浸式 強(qiáng)化措施：強(qiáng)化措施：容器內(nèi)加攪拌器，

54、提高容器內(nèi)加攪拌器，提高K 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 管內(nèi)能耐高壓管內(nèi)能耐高壓 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 管外管外 小小 2021-7-1115 2. 噴淋式噴淋式 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 管內(nèi)能耐高壓管內(nèi)能耐高壓 管外管外 比沉浸式大比沉浸式大 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 噴淋不易均勻噴淋不易均勻 占地面積大占地面積大 2021-7-1116 （三）套管換熱器（三）套管換熱器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 能耐高壓能耐高壓 (K)或或 tm大大 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)不緊湊結(jié)構(gòu)不緊湊A/V小小 接頭多，易漏接頭多，易漏 2021-7-1117 （四）列管換熱器（四）列管換熱器 管板、管束、封頭、殼體管板、管束、封頭、殼體 2021-7-1118 1. 固定管板式固定管板式 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但殼程檢修和清洗困難。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但殼程檢修和清洗困難。 加熱補(bǔ)償圈（膨脹節(jié)）加熱補(bǔ)償圈（膨脹節(jié)） 當(dāng)管內(nèi)